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浮窗开发之窗口层级

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最近在项目中遇到了这样的需求:需要在特定的其他应用之上悬浮自己的UI交互(拖动、输入等复杂的UI交互),和九游的浮窗类似,不过我们的比九游的体验更好,我们越过了很多授权的限制。

浮窗开发之窗口层级

很多人都知道如何去实现一个简单的浮窗,但是却很少有人去深入的研究背后的流程机制,由于项目中浮窗交互比较复杂,遇到了些坑查看了很多资料,故总结浮窗涉及到的知识点:

  • 窗口层级关系(浮窗是如何“浮”的)?
  • 浮窗有哪些限制,如何越过用户授权实现浮窗功能?
  • 窗口与用户输入系统(Activity是如何接收到touch事件?)。

本章我们来研究第一个问题:浮窗为何会浮。 浮窗之所以叫浮窗,是因为它能悬浮于应用或者桌面窗口之上,能脱离Activity而存在。为了研究其中区别,我们先来看看我们最熟悉的Activity是怎么显示出来的。

Activity是怎么显示出来的?

要弄清这个问题答案,我们先从Activity的setContentView()这个方法的源码开始找起,在Activity中看到setCententView的源码:

public void setContentView(int layoutResID) {         getWindow().setContentView(layoutResID);         initWindowDecorActionBar();     }

getWindow是返回返回Activity的mWindow变量,指向一个Window的对象,Window是一个抽象类,这里返回的是PhoneWindow对象(PhoneWindow是Window的子类),PhoneWindow中有一个DecorView对象,decorView成员,这是一个FrameLayout,setContentView的子布局最终会添加到decorView中,这个decorView就是当前窗口的根视图,这个根视图是如何最终被绘制出来的?在ActivityThread中有这样一段代码:

l.type = WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION;                 l.softInputMode |= forwardBit;                 if (a.mVisibleFromClient) {                     a.mWindowAdded = true;                     wm.addView(decor, l);                 }

这个decorView,最终会被WindowManager.addView添加到绘制系统中,并类型是WindowManager.LayoutParams.TYPE_BASE_APPLICATION,这个参数决定了要绘制的窗口的z轴层次,为了避免思维栈过深,这里就不贴出详细的源码跟踪过程了,直接给结论。

先来看看Activity和window的关系:

浮窗开发之窗口层级

再来window和View的关系:

浮窗开发之窗口层级

Activity窗口显示过程:

浮窗开发之窗口层级

说Activity是怎么显示出来的,其实是说Activity管理的View是怎么显示出来的。最后再来总结一下:

一、Activity通过setContentView设置的视图是添加到PhoneWindow的根视图decor中。

二、Window是一个抽象的概念,Window关了了一个View(根视图),最终被WindowManager管理的还是一个View(根视图)和它的LayoutParams,视图绘制刷新都是通过WindowManager(WindowManagerGlobal)与WindowManagerServiceIPC交互调用底层绘制的。

三、Activity是四大组件中唯一和窗体紧密联系的组件(这是为什么会有初学者把Activity直接理解为绘制界面的原因),所有掌管的视图只不过是一种window和Dialog、Toast、墙纸所掌管的Window类型不一样。

浮窗为什么会“浮”?

上面讲到Activity的显示过程其实已经揭示了通用界面的显示过程,浮窗的显示过程更为简单:

浮窗开发之窗口层级

做过浮窗的同学应该都明白了,为啥浮窗能脱离Activity而显示,本质上我们是把一个View交给WindowManager来管理了,LayoutParams.type类型决定了这个View显示窗口的类型,不同类型显示的窗口层次(z轴)是不一样的。大方面来讲可以分为应用窗口(APPLICATION_WINDOW)、子窗口(SUB_WINDOW)、系统窗口(SYSTEM_WINDOW)三种类型,应用窗口z轴范围是1~99,子窗口的范围是1001~1999,系统窗口是(2000~2999),所以要实现浮动窗口我们只能在系统窗口范围中实现。

类型 常量范围 子类 常量值 说明 例子
APPLICATION_WINDOW 1~99 TYPE_BASE_APPLICATION 1
TYPE_APPLICATION 2 应用窗口 大部分的应用程序窗口
TYPE_APPLICATION_STARTING 3 应用程序的Activity显示之前由系统显示的窗口
LAST_APPLICATION_WINDOW 99
SUB_WINDOW 1000~1999 FIRST_SUB_WINDOW 1000
TYPE_APPLICATION_PANEL 1000 显示在母窗口之上,遮挡其下面的应用窗口。
TYPE_APPLICATION_MEDIA 1001 显示在母窗口之下,如果应用窗口不挖洞,即不可见。 SurfaceView,在小窗口显示时设为MEDIA, 全屏显示时设为PANEL
TYPE_APPLICATION_SUB_PANEL 1002
TYPE_APPLICATION_ATTACHED_DIALOG 1003
TYPE_APPLICATION_MEIDA_OVERLAY 1004 用于两个SurfaceView的合成,如果设为MEDIA,则上面的SurfaceView 挡住下面的SurfaceView
SYSTEM_WINDOW 2000~2999 TYPE_STATUS_BAR 2000 顶部的状态栏
TYPE_SEARCH_BAR 2001 搜索窗口,系统中只能有一个搜索窗口
TYPE_PHONE 2002 电话窗口
TYPE_SYSTEM_ALERT 2003 警告窗口,在所有其他窗口之上显示 电量不足提醒窗口
TYPE_KEYGUARD 2004 锁屏界面
TYPE_TOAST 2005 短时的文字提醒小窗口
TYPE_SYSTEM_OVERLAY 2006 没有焦点的浮动窗口
TYPE_PRIORITY_PHONE 2007 紧急电话窗口,可以显示在屏保之上
TYPE_SYSTEM_DIALOG 2008 系统信息弹出窗口 比如SIM插上后弹出的运营商信息窗口
TYPE_KEYGUARD_DIALOG 2009 跟KeyGuard绑定的弹出对话框 锁屏时的滑动解锁窗口
TYPE_SYSTEM_ERROR 2010 系统错误提示窗口 ANR 窗口
TYPE_INPUT_METHOD 2011 输入法窗口,会挤占当前应用的空间
TYPE_INPUT_METHOD_DIALOG 2012 弹出的输入法窗口,不会挤占当前应用窗口空间,在其之上显示
TYPE_WALLPAPER 2013 墙纸
TYPE_STATUS_BAR_PANEL 2014 从状态条下拉的窗口
TYPE_SECURE_SYSTEM_OVERLAY 2015 只有系统用户可以创建的OVERLAY窗口
TYPE_DRAG 2016 浮动的可拖动窗口 360安全卫士的浮动精灵
TYPE_STATUS_BAR_PANEL 2017
TYPE_POINTER 2018 光标
TYPE_NAVIGATION_BAR 2019
TYPE_VOLUME_OVERLAY 2020 音量调节窗口
TYPE_BOOT_PROGRESS 2021 启动进度,在所有窗口之上
TYPE_HIDDEN_NAV_CONSUMER 2022 隐藏的导航栏
TYPE_DREAM 2023 屏保动画
TYPE_NAVIGATION_BAR_PANEL 2024 Navigation bar 弹出的窗口 比如说应用收集栏
TYPE_UNIVERSAL_BACKGROUND 2025
TYPE_DISPLAY_OVERLAY 2026 用于模拟第二显示设备
TYPE_MAGNIFICATION 2027 用于放大局部
TYPE_RECENTS_OVERLAY 2028 当前应用窗口,多用户情况下只显示在用户节目

到这里我们对Android系统的窗口层次有个大致的了解了,Activity是Android应用的四大组件之一,描述的是应用的活动状态和周期,受ActivityManagerService的管理;Window/View是图形窗口的抽象模型,描述的是窗口的绘制信息,受WindowManagerService的管理;Activity聚合Window来和图形窗口产生联系。文章旨在理解一下Android窗体系统的一个雏形,能力有限不能详细跟踪整个窗口体系的源码,有兴趣的可以自己深入,下一篇文章:《越过授权使用浮窗》。

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